Ensaio de carregamento dinâmico em estacas moldadas in loco : contribuições para a seleção do sistema de impacto e amortecimento a partir de retro-análise

Abstract

Resumo: O Ensaio de Carregamento Dinâmico (ECD) trata-se de uma ferramenta para o controle de qualidade de fundações profundas. O ensaio, desenvolvido para o controle da cravação de estacas pré-moldadas, vem sendo mundialmente utilizado em estacas moldadas in loco. Em campo, através de instrumentação, são registrados os sinais de força e velocidade da onda de tensão provocada pelo impacto de um martelo. O analisador de cravação PDA® e os métodos CASE® e CAPWAP® são utilizados para o registro e processamento dos sinais. Os principais resultados do ensaio constam da verificação da capacidade de carga e da integridade estrutural. No caso da aplicação do ensaio em estacas moldadas in loco o sistema de impacto e amortecimento deve ser apropriadamente selecionado a fim de causar o deslocamento necessário para a mobilização da resistência do solo e assegurar que as tensões dinâmicas não danifiquem a integridade estrutural do elemento. Este trabalho apresenta os resultados obtidos para simulações de diversas combinações do sistema de impacto e amortecimento, através da equação da onda, pelo programa GRLWEAPTM. Três estacas foram assumidas para esta finalidade. Critérios para a seleção do sistema de impacto e amortecimento foram propostos para as estacas modelo e em seguida comparados e aplicados ao banco de dados. A fim de tornar as análises condizentes com a realidade, as estacas pertencentes ao banco de dados foram retro-analisadas. Os parâmetros do modelo proposto por Smith (1960) foram definidos através do ajuste dos sinais medidos em campo e aplicados às estacas modelo. Os resultados das simulações sugerem a seleção de um peso do martelo de 1,5 a 3,0 % da resistência última da estaca, ou, variando de 1,0 a 3,0 % de acordo com a magnitude da resistência. Um valor intermediário de rigidez do amortecimento da ordem de 500 kN/mm faz-se necessário a fim de reduzir as tensões provocadas pelo impacto do martelo. A altura de queda para o último golpe do ensaio pode ser esperada como sendo de duas a cinco vezes o diâmetro da estaca.

Abstract: The High-Strain Dynamic Load Test (DLT) is a quality control tool for deep foundations. Developed for driven piles, testing for evaluating drilled and cast-inplace foundations shafts has become routine procedure in many parts of the world. Through instrumentation field testing is performed by measuring strain and acceleration records under impact of a falling mass. The Pile Driving Analyzer®(PDA), CASE® and CAPWAP® methods are used for data acquisition and analysis. The main testing results are information about bearing capacity and structural integrity. For testing of cast-in-place piles the hammer-cushion system must be appropriately chosen so that hammer impact causes sufficient pile movement to mobilize the required soil resistance and to assure that dynamic stresses will not damage its structural integrity. This dissertation presents results of a Wave Equation study performed to evaluate a range of hammer-cushion systems, by GRLWEAPTM. Three shafts were assumed for this purpose. For them a selection of a hammer was proposed then compared and applied for the database. The piles belong to the database was back-analyzed with Wave Equation. The parameters required in the Smith model (1960) were defined from the signals adjustment and then applied to the model piles. From that the analysis could be more realistic. Analysis results suggest that the hammer weight can be between 1,5 and 3,0% of the ultimate resistance or variable among 1,0 and 3,0 % according to the resistance magnitude. The cushion stiffness should be an intermediated value about 500 kN/mm to reduce the dynamic stresses. And the drop height for the last stroke could be expected like two until five times the diameter.